Система регулирования питательного турбонасоса Советский патент 1988 года по МПК F22D5/32 

70 CSe/Huu f, k

/Tg/7 - P J::i::

PaSonan eoia

(Л

oo

CO СЛ

Oi 00

10

типа, сервомотор 15,, регулирующий клапан 16, устр-во обратной связи, состоящее из лекала 17 и пружины 18, стопорный клапан 20, турбопровод 21, сервомотор 22, реле-усилитель 25, содержащий измерительные сильфоны 26 и 27. гидродинамический датчик 30 частоты вращения,блоки 38 и 39 защиты и блоки 40. 41 консервативности Блоки 38 и 39 содержат мембраны 42, 43, 44, 45, размещенные в корпусах 46, 47, Мембраны имеют жесткие центры 48, 49, 50, 51, связанные между собой штоками 52, 53. На мембранах 42, 43 закреплены клапаны 54, 55. Полости 56, 57 трубопроводом подключены к приемному соплу 34 реле-усилителя, а полости 59, 60 - к соплу 33. Полость 62 блока 38 защиты подключена к сливу рабочей воды, а полость 63 - к подводу, канал 64 - к нижней полости сервомотора 15. Канал 66 блока 39 подключен трубопроводом к блоку 41. Блоки 40 и 41 подключены к рабочей воде автоматики. Блок 40 подключен к пусковому устр-ву 75 и сервомотору 22. Блок 41 связан с регулятором 5 и сервомотором 15. При работе турбонасоса 1 с частотой вращения, не превышающей частоту вращения максимального режима работы, а также при наличии воды автоматики ни один элемент системы кроме регулятора 5 не оказьшает влияния на регулирование турбонасоса. При частоте вращения турбонасоса, превышающей частоту вращения максимального режима, срабатьшает так называемая система ограничения, которая не останавливае турбонасос, а обеспечивает его работу в режиме автоколебаний. При исчез новении воды автоматики давление в полостях 70 и 71 блоков 40 и 41 падает практически до нуля. Под действием пружин клапаны на мембранных узлах этих блоков перекрывают каналы 73 и 78, образуя тупик под поршнем 23 сервомотора 22 и над поршнем сервомотора 15. Положение клапанов 20 и 16 остается таким, каким оно было до исчезновения воды. Турбонасос сохраняет режим, обеспечивая питание котла. 1 ил.

изобретение позволяет попыси п надежность и обеспечить питание котла при исчезновег1ии рабочей автоматики. Система со.чержит турГпч .асос 1, питательную магистраль 2 котла 3, регулирующий орган 4 питания, регулятор 5 перепада давления с сильфона- мп 6 и 7 и усилителем 8 cTpyiinoi-o

1

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации питательных турбонасосов паровых котлов и парогенераторов .

Цель изобретения - повьш1ение надежности и обеспечение питания котла при исчезновении рабочей воды автоматики.

На чертеже приведена схема системы регулирования.

Питательный турбонасос 1 подсоединен к питательной магистрали 2 котла 3 с регулирующим органом 4 питания. Регулятор 5 перепада давления имеет измерительные сильфоны 6 и 7 и усилитель В струйного типа, содержащий расположенную между напорными соплами 9 и 10 и приемными соплами II и 12 отражательную заслонку 13, закрепленную на суммирующем рычаге 14. Усилитель управляет работой сервомотора 15, перемещаю{цего регулирующий клапан 16. На рычаг 14 воздействует устройство обратной связи, состоящее из лекала 17 и пружины 18.

Нястройка необходимого перепада осуществляется изменением величины поджатия пружины 19. Свежий пар подводится к стопорному клапану 20 и далее по трубопроводу 21 к регулирующему клапану 16. Стопорный клапан 20 соединен с сервомотором 22, содержащим поршень 23, опирающийся на пружину 24. Реле-усилитель 25 содер-. жит измерительные сильфоны 26 и 27,

подключенные трубопроводами 28 и 29 к гидродинамическому датчику 30 (импеллеру) частоты вращения. Реле-усилитель 25 имеет напорные сопла 31 и 32, приемные сопла 33 и 34 и отража

тельную заслонку 35. закрепленную на рычаге 36. С помощью пружины 37 осуществляется настройка реле-усилителя.

В систему входят также блоки 38 и 39 защиты и блоки 40 и 41 консервативности. Блоки 38 и 39 защиты содержат мембраны 42-45, размещенные в корпусах 46 и 47. Мембраны имеют жесткие центры 48-51, связанные между собой штоками 52 и 53, На мембранах 42 и 43 закреплены клапаны 54 и 55. Полости 56 и 57 трубопроводом

58подключены к соплу 34. Полости

59и 60 трубопроводом 61 подключены к соплу 33. Полость 62 блока 38 защи ты подключена к сливу рабочей воды,

а полость 63 блока 39 защиты - к под воду. Канал 64 блока 38 защиты подключен трубопроводом 65 к нижней полости сервомотора 15, а канал 66 бло ка 39 защиты подключен трубопроводом 67 к клапану 41 консервативности.

Мембраны 44 и 45 опираются на пружины 68 и 69. Блоки 40 и 41 консервативности йвоими полостями 70 и 71 трубопроводом 72 подключены к рабочей воде автоматики. Канал 73 блока 40 консервативности подключен трубопроводом 74 к пусковому устройству 75. Полость 76 блока 40 консервативности трубопроводом 77 подключена к сервомотору 22. Канал 78 блока 41 консервативности трубопроводом 79 связан с соплом 11 регулятора 5 перепада, а полость 80 трубопроводом 81 связана с верхней полостью сервомотора 15, По трубопроводу 82 пар подводится к турбонасосу. Импульсы к регулятору 5 перепада давления подводятся по трубопроводам 83 и 84.

Работа системы осуществляется следующим образом.

При работе турбонасоса 1 с частотой вращения, не превьщ1ающей частоту вращения максимального режима работы, а также при наличии рабочей воды автоматики клапаны 54 и 55 блоков 38 и 39 защиты перекрывают каналы 64 и 66. каналы -73 и 78 блоков 40 и 41 консервативности открыты. Вследствие этого рабочая вода от пускового устройства 75 по трубопроводу 74 поступает к блоку 40 консервативности и далее по каналу 73 через полость 76 по трубопроводу 77 - под поршень 23 сервомотора 22 стопорного клапана 20. Стопорный клапан 20 находится в открытом положении, обеспечивая подвод пара по трубопроводу 21 к клапану 16, Чэрез открытый канал 78 блока

10

15

20

25

30

35

40

45

50

5

41 консервативности по трубопроводам 79 и 81 осуществляется связь сопла 11 регулятора 5 перепада давления с сервомотором 15, Таким образом, ни один элемент системы, кроме регулятора 5 перепада давления, не оказывает влияния на регулирование турбонасоса. Регулятор 5 перепада давления, получая сигналы по трубопроводам 83 и 84, обеспечивает постоянство перепада на регулирующем органе 4. При увеличении перепада давления от значения, .соответствующего настройке пружины 19, происходит поворот рычага 14 против часовой стрелки, заслонка 13 сдвигается вправо и давление в сопле 11, подводимое по трубопроводу 79, каналу 78, через полость 80 и далее по трубопроводу 81 в верхнюю полость сервомотора 15, будет превышать давление в сопле 12, подводимое в нижнюю полость сервомотора 15. В результате поршень сервомотора 15 будет двигаться вниз уменьшая подачу пара к турбонасосу 1 до тех пор, пока перепад давления на регулирующем органе не примет заданного (с учетом введенного статизма) значения.

Лекало 17 и пружина 18 обеспечи- вшот статизм системе регулирования. Это необходимо в случае использования турбонасосов в параллельной работе. При уменьщении перепада давления на регулирующем органе 4 рычаг 14 регулятора 5 будет поворачиваться по часовой стрелке, в результате поршень сорвомотора 15 начнет движение вверх, ув еличивая подвод пара к турбонасосу.

При частоте вращения турбонасоса, превьшающей частоту вращения максимального режима, что может быть вследствие, например, недопустимого снижения давления на входе в насос, срабатывает так называемая система ограничения, которая не останавливает турбонасос 1, а обеспечивает его работу в режиме автоколебаний. В состав системы ограничения входят реле- усилитель 25, гидродинамический датчик 30 частоты вращения и блоки 38 и 39 защиты. В отличие от регулятора предельной частоты вращения, которым оснащены практически все турбомашины, система ограничения, несмотря на колебательный процесс работы турбонасоса, обеспечивает питание котла в течение небольшого времени, необходи

тру- 62

мого для устранения причин разгона турбонасоса.

Система ограничения работает следующим образом.

При разгоне турбонасоса 1 напор о датчика 30 (импеллера) возрастает, что фиксируется реле-усилителем 25, измеряющим напор с помощью сильфонов 26 и 27. Когда напор превысит величи ну, установленную пружиной 37 рычаг 36 повернется против часовой стрелки давление в сопле 33 и в полостях 59 и 60 блоков 38 и 39 защиты уменьшится. Жестко связанные мембраны 42-45 откинутся вверх, сообщая каналы 64 и 66 соответственно с полостями 62 и 63. Рабочая вода, подводимая в полость 63 блока 39 защиты, по каналу 66, трубопроводу 67, каналу 78 и полости 80 блока 41 консервативности и трубопроводу 81 будет подведена в полость над поршнем сервомотора 15. Полость под поршнем сервомотора 15 соединится со сливом по тракту: бопровод 65, канал 64 и полость блока 38 защиты - слив.

Так как тракты подвода воды в верхнюю полость сервомотора 15 и слива из нижней его полости выполнены большего сечения, чем сопла усилителя 8 регулятора 5 перепада давления, то, несмотря на регулирующее воздействие регулятора 5 перепада, поршень сервомотора 15 резко пойдет вниз, уменьшая подвод пара к турбонасосу 1, а следовательно, и частоту вращения. При снижении частоты вращения рычаг реле-усилителя 25 займет положение, при котором давление в сопле 34 и полостях 56 и 57 будет выше давления в сапле 33 и полостях 59 и 60. Клапаны 54 и 55 закроют каналы 64 и 66. Блоки 38 и 39 защиты будут отключены от регулятора 5 перепада давления и последний, учитьшая, что при низкой частоте вращения перепад на регулирующем органе 4 уменьшился от величины, заданной настройкой пружины 19, будет подавать команду на сервомотор 15 для увеличения подачи пара. Турбонасос 1 будет разгоняться и если не исчезнет причина, вызвавшая разгон свыше частоты вращения максимального режима, то вновь вступит в работу система ограничения.

Пои исчезновении рабочей воды автоматики давление в полостях 70 и 71 блоков 40 и 41 консервативности упа

5

20

25

Q

зо дд

35

45

50

55

дет практически до нуля. Под действием пружин клапаны на мембранных узлах блоков консервативности перекроют соответственно каналы 73 и 78, образуя тупик под поршнем 23 сервомотора 22 и над поршнем сервомотора 15. Положение стопорного клапана 20 и регулирующего клапана 16 останется таким, каким оно было до исчезновения воды. Турбонасос 1 сохранит режим работы и питание котла 3 будет обеспечено. Регулятор 5 перепада давления уже не сможет оказывать регулирующее воздействие. При появлении рабочей воды клапаны консервативное ти займут исходное нормальное положение и регулятор 5 перепада давления автоматически включится в работу.

Учитывая, что исчезновение рабочей воды может происходить лишь на короткий период времени, кратковременное выключение из работы регулятора 5 перепада давления допустимо. Подключение блока 41 консервативности к верхней полости сервомотора 15 объясняется тем, что поршень сервомотора 15 испытывает усилие снизу вверх от регулирующего клапана 16 вследствие воздействия давления пара на шток клапана.

Формула изобретения

Система регулирования питательного турбонасоса котла с регулирующим органом питания, содержащая регулятор перепада давления с двумя измерительными сильфонами, подключенными к питательной магистрали до и после регулирующего органа, гидравлический усилитель с заслонкой, размещенной между напорными и приемньми соплами, и регулирующим клапаном с поршневым сервомотором, подключенным верхней и нижней полостями к соответствующим приемным соплам регулятора перепада давления, пусковое устройство, связанное своим входом с линией подвода рабочей воды, стопорный клапан с поршневым сервомотором, гидродинамический датчик частоты вращения, два блока защиты с первым и вторым входами, выполненные в виде двух мембран с жестким центром, причем мембраны жестко связаны между собой и на одной из них закреплен клапан, реле-усилитель с двумя измерительными сильфонами, подключенными к гидродинамическому датчику частоты вращения, и гидравлическим усилителем с заслонкой, размещенной между напорными и приемными соплами, причем блоки защиты подключены своими первыми входами к первому приемному соплу реле-усилителя, отличающаяся тем, что, с целью повьш1ения надежности и обеспечения питания котла при исчез- новении рабочей воды, в систему дополнительно введены два блока консервативности, выполненные в виде двух подпружиненных мембран с жестким центром, закрепленных в корпусе и жестко связанных между собой, имеющих одинаковые размеры, и клапан, закрепленный на мембране, обратной стороной опирающейся на пружину, причем полость блоков консервативности, образованная мембраной без клапана и

корпусом, подключена к линии подачи рабочей воды, полость сервомотора регулирующего клапана связана с приемным соплом регулятора перепада давления через полость, образованную обеими мембранами и корпусом первого блока консервативности, пусковое устройство связано с сервомотором стопорного клапана через полость, образованную обеими мембранами и корпусом второго блока консервативности, а в блоках защиты мембраны вы- с одинаковыми размерами и подпружинены со стороны второго входа, клапан закреплен на мебране, расположенной со стороны первого входа, причем блоки защиты своими вторьми входами подключены к второму приемному соплу реле - усилителя.